CN105385252B - 一种底面一体化重防腐涂料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种底面一体化重防腐涂料，由以下重量百分数的原料组成：氯醋树脂2～5％，溶剂35～40％，分散剂0.5～1％，有机硅/二氧化硅杂化溶胶2～5％，锌粉30～35％，颜料1～3％，稀释剂11～20％，固化剂1～5％。与传统的底面两体系相比，减少了涂装次数，缩短了施工工期，降低了维护成本。与环氧富锌/聚氨酯体系相比，本发明的耐酸性盐雾+老化循环试验性能提高3倍以上。

Description

一种底面一体化重防腐涂料

技术领域

本发明属于材料科学技术领域，涉及一种底面一体化重防腐涂料。

背景技术

重防腐涂料是指相对常规防腐涂料而言，能在相对苛刻腐蚀环境里应用，并具有能达到比常规防腐涂料更长保护期的一类防腐涂料。重防腐涂料主要应用领域有：①新兴海洋工程：海上设施、海岸及海湾构造物、海上石油平台；②现代交通运输：高速公路护栏、桥梁、船艇、集装箱、火车及铁道设施、汽车、机场设施；③能源工业：水工设备、水罐、石油精制设备、石油贮存设备(油管、油罐)、输变电设备、核电、煤矿；④大型工业企业：造纸设备、医药设备、食品化工设备、金属容器内外壁、化工、钢铁、石化厂的管道、贮槽、矿山冶炼、水泥厂设备、有腐蚀介质的地面、墙壁水泥构件；⑤市政设施：煤气管道及其设施(如煤气柜)、天然气管道、饮水设施、垃圾处理设备等。

现有的输电铁塔防腐维护，通常采用环氧富锌底漆、聚氨酯面漆的两涂层体系，而且每种涂层体系需粉刷两遍。这不仅导致涂装次数多，增加了操作工人的劳动强度，而且每遍涂装前需等待涂料干燥，施工耗时长，效率低。

环氧类涂料和聚氨酯树脂涂料因其在耐水、耐候、耐化学溶剂类性能较差，且只有1～2年的防护时间，在较为严酷的环境中时间更少。而且环氧类底漆对基材表面状态的适用性差。

发明内容

氯醋树脂是氯乙烯和醋酸乙烯的共聚物，由氯乙烯单体和醋酸乙烯在引发剂的作用下共聚而得，简称氯醋共聚物。由于环氧类涂料和聚氨酯树脂涂料因其在耐水、耐候、耐化学溶剂类性能较差、且储存时间较短，无法满足输电铁塔等严酷环境的使用要求。本发明研究发现：较为理想的替用材料有氯醚(MP)树脂，高氯化聚乙烯(HCPE)树脂及氯醋(P(VC-VAc))树脂。但是氯醚树脂价格较高，高氯化聚乙烯树脂属于硬树脂，脆性大，附着力差。因此本发明以氯醋树脂替代聚氨酯树脂涂料，提供了一种底面一体化重防腐涂料。与传统的底面两体系相比，减少了涂装次数，缩短了施工工期，降低了维护成本。与环氧富锌/聚氨酯体系相比，本发明的耐酸性盐雾+老化循环试验性能提高3倍以上。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种底面一体化重防腐涂料，其特征在于，由以下重量百分数的原料组成：氯醋树脂2～5％，溶剂35～40％，分散剂0.5～1％，有机硅/二氧化硅杂化溶胶2～5％，锌粉30～35％，颜料1～3％，稀释剂11～20％，固化剂1～5％。

氯醋树脂由于是氯乙烯和醋酸乙烯的反应产物，秉承了聚乙烯良好的耐候性、耐臭氧性、耐燃性、耐化学品性和较好的耐油性，但是耐水性能略差，根据氯醋树脂的这个特点，采用量少而改性效果明显的有机硅/二氧化硅杂化溶胶进行拼用，既要充分弥补了氯醋树脂的缺点，又尽量保留了氯醋树脂的优点；以期能达到最好的效果。

另一方面，由于有机硅/二氧化硅杂化溶胶具有大量的Si-O-C键和Si-OH键，亲水性较强，易受到亲核攻击，使价键断裂，引起连锁反应，导致漆膜快速分解脱落，目前该杂化材料还无法单独使用，需要和其他固化树脂复配，固化后通过双键聚合使聚丙烯酰氧基β羟乙基硅氧烷和其他树脂聚合在一起，Si-O-C键和Si-OH键被包覆在内，减少亲核攻击的可能。而杂化材料不仅能对常规固化树脂性能起到补强作用，其杂化后形成的核壳结构使得有机外壳具有较多的非线性的活性基团，与氯醋树脂复配可以增强树脂的支化度，形成立体互穿网络结构，使涂膜具有较高的抗冲击性能。

从实验结果可发现，拼用有机硅/二氧化硅杂化溶胶能够对耐水性能进行有效提高。但是对机械性能、耐腐蚀性能及性价比的提高综合考虑，选用有机硅/二氧化硅杂化溶胶为拼用组分，同时添加固化剂和稀释剂，改善成品的柔韧性及其他机械性能。在氯醋树脂中拼用有机硅/二氧化硅杂化溶胶，对产品漆膜的耐腐蚀性能提高明显，克服了氯醋树脂涂料溶液粘度高、耐水性差的缺点。

优选的，所述锌粉由粒径为15um～25um锌粉与粒径为1.5～2.5um的锌粉按照质量比2:1混合而成。利用不同粒度锌粉的搭配，形成致密的锌层，保护钢基体不受腐蚀。

作为优选技术方案，所述的涂料，还含有35～40wt％的有机溶剂，所述溶剂优选乙酸乙酯与乙酸丁酯或其混合物，更优选乙酸乙酯与乙酸丁酯以体积比为1:1的比例进行混合。氯醋树脂涂料是单组份涂料，溶剂在涂料的存在只是暂时的，然而对漆膜质量的影响却不容忽视。氯醋树脂可溶于芳烃、酯类、酮类、部分醇类溶剂、200#溶剂油等溶剂。综合考虑成本价格，确定使用酯类溶剂。酯类溶剂有醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯等，考虑环保和健康防护，醋酸甲酯水解速度过快，影响涂层的防护性能，醋酸丙酯价格较为昂贵等。因此确定醋酸乙酯为主要溶剂，此溶剂在漆膜干燥、溶剂挥发过程中都能保持溶解能力，使漆膜无橘皮并具有光泽，降低了涂料溶剂系统的挥发速度，且闪点较高，安全性能好，对人体和环境影响小，价格合适。因此，确定乙酸乙酯与乙酸丁酯拼用作为混合溶剂，按照地区和季节温度不同，选择不同的比例。一般的比例为乙酸乙酯与乙酸丁酯＝1∶1。

由于氯醋树脂的生产工艺，在成品中会存在少量的盐酸，同时在高温条件下，氯醋树脂会发生分解反应，对涂料存储造成不利影响，会出现胶化、絮凝、沉淀等弊病。为解决此问题，可以在不影响涂料的各项机械性能和防腐蚀性能的前提下添加适当适量的分散剂。通过多次实验，本发明选择了烷醇基铵盐作为分散剂，加入量最终确定为0.5～1％质量分数。加入烷醇基铵盐分散剂后，大大提高了氯醋树脂重防腐涂料的储存期限，避免了氯醋树脂遇高温分解问题。

为在保持溶剂溶解能力的情况下进一步调整挥发速度，本发明还加入了稀释剂和固化剂，形成良好的挥发速率梯度，有利于漆膜快速干燥和锌粉定向排列，从而形成致密性较好的漆膜。

优选的，固化剂为脂肪族聚异氰酸酯；稀释剂为二甲苯与丙酮的混合物；就二者含量而言，尽管不能一概而论，但当稀释剂加入量为11～20％时，若固化剂的含量低于1％，可能会导致涂料的粘性减弱，构成复合材料的粒子间的密合力下降。若固化剂的含量高于5％，可能会导致涂料和易性下降，因此，本申请中将固化剂的加入量限定在5％以下，因此不会产生上述问题。

颜料在涂料中除具有着色和遮盖功能外，也起着重要的防腐蚀作用，在底漆中，配合使用具有物理防腐蚀能力。本发明实验发现：采用钛白粉与石墨烯配合，利用石墨烯的憎水功能，降低涂层表面水膜的形成，减缓腐蚀过程，提高涂层的耐蚀性能。

更优选的，所述颜料为钛白粉与石墨烯按质量比为10:1的比例混合而成。

其中，当颜料的含量低于1％时，有时由于无法获得良好的疏水性，因此抗腐蚀性能不良。另一方面，如果颜料的含量高于3％时，则可能会使涂料抗渗性能降低。已确认了下述结果：使颜料含量分别在1％以上且5％以下的范围时，涂料具有较好的疏水性，抗腐蚀性良好。

本发明还提供了上述底面一体化重防腐涂料的制备方法，按重量百分比称取各组分，首先将氯醋树脂溶于溶剂，待搅拌均匀后，再逐次添加锌粉和颜料、分散剂、有机硅/二氧化硅杂化溶胶；施工时再添加稀释剂和固化剂。

本发明的底面一体化重防腐涂料可用于输电铁塔防腐维护。

进一步实验验证:本发明的低面一体化重防腐涂料能够满足以下领域的防腐要求：①新兴海洋工程：海上设施、海岸及海湾构造物、海上石油平台；②现代交通运输：高速公路护栏、桥梁、船艇、集装箱、火车及铁道设施、汽车、机场设施；③能源工业：水工设备、水罐、石油精制设备、石油贮存设备(油管、油罐)、输变电设备、核电、煤矿；④大型工业企业：造纸设备、医药设备、食品化工设备、金属容器内外壁、化工、钢铁、石化厂的管道、贮槽、矿山冶炼、水泥厂设备、有腐蚀介质的地面、墙壁水泥构件；⑤市政设施：煤气管道及其设施(如煤气柜)、天然气管道、饮水设施、垃圾处理设备等。

本发明的有益效果是:

与传统的底面两体系相比，减少了涂装次数，缩短了施工工期，降低了维护成本。与环氧富锌/聚氨酯体系相比，本发明的耐酸性盐雾+老化循环试验性能提高3倍以上。

具体实施方式

实施例1

1、组份及重量百分比：氯醋树脂2％，溶剂35％，分散剂1％，有机硅/二氧化硅杂化溶胶2％，锌粉32％，颜料3％，稀释剂20％，固化剂5％。

2、制备方法：按重量百分比称取各组分，首先将氯醋树脂溶于溶剂，待搅拌均匀后，再逐次添加锌粉和颜料、分散剂、有机硅/二氧化硅杂化溶胶；施工时再添加稀释剂和固化剂。有机硅/二氧化硅杂化溶胶的制备：在室温下缓慢将量好的无水乙醇、盐酸和蒸馏水依次加入定量的正硅酸乙酯中，反应10min～120min后再加入定量的甲基三乙氧基硅烷和二苯基二甲氧基硅烷，再反应45min～3h后加热至70℃，冷凝回流2.5h～4h得无色透明溶胶，整个过程均需搅拌，冷至室温备用。各组分摩尔比为n(正硅酸乙酯):n(甲基三乙氧基硅烷):n(二苯基二甲氧基硅烷)＝1:0.3:0.3，n(无水乙醇):n(蒸馏水):n(盐酸):n(Si总)＝2.2:0.01:0.002:1，其中的n(Si总)表示正硅酸乙酯、甲基三乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷加入量的总摩尔数。

3、涂覆：涂覆于输电铁塔表面，涂层厚度40μm。

实施例2

1、组份及重量百分比：氯醋树脂5％，溶剂40％，分散剂0.5％，有机硅/二氧化硅杂化溶胶5％，锌粉35％，颜料1％，稀释剂12％，固化剂1.5％。。

2、制备方法：按重量百分比称取各组分，首先将氯醋树脂溶于溶剂，待搅拌均匀后，再逐次添加锌粉和颜料、分散剂、有机硅/二氧化硅杂化溶胶；施工时再添加稀释剂和固化剂。

3、涂覆：涂覆于船艇表面，涂层厚度40μm。

实施例3

1、组份及重量百分比：氯醋树脂2～5％，溶剂35～40％，分散剂0.5～1％，有机硅/二氧化硅杂化溶胶2～5％，锌粉30～35％，颜料1～3％，稀释剂11～20％，固化剂1～5％。

2、制备方法：按重量百分比称取各组分，首先将氯醋树脂溶于溶剂，待搅拌均匀后，再逐次添加锌粉和颜料、分散剂、有机硅/二氧化硅杂化溶胶；施工时再添加稀释剂和固化剂。

3、涂覆：涂覆于海上石油平台表面，涂层厚度40μm。

实施例4

与实施例1的不同之处在于，所述锌粉由粒径为15um～25um锌粉与粒径为1.5～2.5um的锌粉按照质量比2:1混合而成。

实施例5

与实施例1的不同之处在于，所述溶剂由乙酸乙酯与乙酸丁酯按体积比1:1混合而成。

实施例6

与实施例1的不同之处在于，所述分散剂是烷醇基铵盐。

实施例7

与实施例1的不同之处在于，所述颜料为钛白粉与石墨烯按质量比为10:1的比例混合而成。

实施例8

与实施例1的不同之处在于，所述稀释剂为二甲苯与丙酮按体积比为1:1的比例混合而成。

实施例9

与实施例1的不同之处在于，所述固化剂为脂肪族聚异氰酸酯。

对比例1

在相同酸性盐雾+老化循环试验条件下，涂层厚度为40μm的情况下，对本发明实施例1的涂层、环氧富锌/聚氨酯体系涂层分别进行测试，结果表明：环氧富锌/聚氨酯体系涂层在1500h出现红锈；实施例1的涂层在5000h出现红锈。

上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种底面一体化重防腐涂料，其特征在于，由以下重量百分数的原料组成：氯醋树脂2～5％，溶剂35～40％，分散剂0.5～1％，有机硅/二氧化硅杂化溶胶2～5％，锌粉30～35％，颜料1～3％，稀释剂11～20％，固化剂1～5％。

2.如权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述锌粉由粒径为15μ m ～25μ m 锌粉与粒径为1.5～2.5μ m 的锌粉按照质量比2:1混合而成。

3.如权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述溶剂由乙酸乙酯与乙酸丁酯按体积比1:1混合而成。

4.如权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述分散剂是烷醇基铵盐。

5.如权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述颜料为钛白粉与石墨烯按质量比为10:1的比例混合而成。

6.如权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述稀释剂为二甲苯与丙酮按体积比为1:1的比例混合而成。

7.如权利要求1所述的涂料，其特征在于，固化剂为脂肪族聚异氰酸酯。

8.权利要求1-7任一项所述的底面一体化重防腐涂料的制备方法，其特征在于，

按重量百分比称取各组分，首先将氯醋树脂溶于溶剂，待搅拌均匀后，再逐次添加锌粉和颜料、分散剂、有机硅/二氧化硅杂化溶胶；施工时再添加稀释剂和固化剂。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述有机硅/二氧化硅杂化溶胶的制备方法为：在室温下缓慢将量好的无水乙醇、盐酸和蒸馏水依次加入定量的正硅酸乙酯中，反应10min～120min后再加入定量的甲基三乙氧基硅烷和二苯基二甲氧基硅烷，再反应45min～3h后加热至70℃，冷凝回流2.5h～4h得无色透明溶胶，整个过程均需搅拌，冷至室温备用。

10.权利要求1-7任一项所述的底面一体化重防腐涂料在输电铁塔防腐中的应用。